LED 重点灯从电源中移除后会缓慢变暗

电器工程 电源 引领 灯带 调光
2022-01-18 10:18:54

我们都使用过不同的变压器和电源,它们有一个 LED 指示灯,当电源被拔出时,它会在完全熄灭之前变暗。

我正在设计一种重点灯,它包含一个半透明的水晶光源(如果我能找到便宜的供应商,可能由树脂或玻璃制成),其中包含 LED 和某些电子设备,以及一个可以提供电流的底座。对于游戏玩家来说,它可能看起来有点像 Welkynd Stone。我的问题是,当晶体从底座上取下时,使 LED 缓慢变暗(比如说超过 2-10 秒)的最简单方法是什么?类似于拔下的变压器,但具有有意和受控的调光。

我刚刚购买了一些 LED,并计划在接下来的一两个月内构建一个测试系统。这些 LED 位于 5 米长的条带中,分为 3 个 LED 串联并联运行,额定电压为 12v。我不知道 LED 的安培额定值,但我猜在 20ma 范围内(我读到的是亮白色的平均值)。我可能会在测试版本中使用 4 个系列共 12 个 LED。LED灯条链接

如果我将交流电源的变压器内置到底座中,我猜我可以使用多个与电阻器并联的电容器来存储电力并缓慢地将其放电到 LED 中。但我是一个自学成才的爱好者,所以老实说,我不知道这是否真的有效。我也不知道我需要的电容器和电阻器的数量和额定值。

如果我将变压器内置在晶体中,变压器和整流器将保留少量电力,但我认为它不足以提供我正在寻找的效果,所以必须有别的东西添加使其持续几秒钟。

带有控制电子设备的镍镉电池实际上是我实现这种效果的最后手段,在我开始编写自己的电路板之前,我可能会放弃这个想法。

这是我的主要问题。如果有人想就如何将水晶连接到底座提出一些想法,我愿意接受建议。我最初的计划是简单地与底座直接连接铜到铜。但我最近一直在考虑一个 EM 充电系统(类似于 powermat 或我父亲的这些无线充电手电筒)。无线的问题是为 LED 提供稳定的电源,尽管它更安全。通过阅读这个 SE 站点,我也已经学到了很多关于构建电源的知识,但是如果有人对此有任何建议,我也全都听好了。对于测试版本,如果我能在 Goodwill 或当地电子零件商店找到 12v 电源,我可能会将其连接到计算机电源或笔记本电脑电源。

如果我让测试模型工作,我计划在我家周围建造十几个这样的重点照明。

2个回答

这个问题引起了我的兴趣,足以建立一个实验。我在一个关键方面更改了问题的参数:我没有使用串联多个 LED 的 LED 灯条,而是并联了 3 个蓝色 LED(每个 V f = ~2.8 伏),使用单个 100 欧姆电阻器来限制所有电流3、0.047 法拉、5.5 伏硬币型“主板超级电容”。

我知道,共用一个电阻器是非常糟糕的做法,所以只需为您自己的实验使用单独的电阻器。

超级电容器从一对 AA 碱性电池中充电(3 分钟后电容器两端的电压约为 3.12 伏),然后拔出连接电池的电线。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

虽然调光效果是意料之中的结果,但结果却令人吃惊:在断开电池后,LED 以逐渐减弱的强度持续点亮超过一分钟。这是我拍摄的实验视频。

LED 保持点亮的时间比预期的要长得多的原因是典型的 LED 继续点亮到其标称电流的 5% 以下 - 在我使用的 LED 的情况下,在大约 1 分钟时它们非常明显,如果昏暗,三者之间只有 1 mA 的分流。

大约 15 分钟后,LED 终于变暗了。

结论

  • 对于设想的目的,比这里使用的 0.047 法拉超级电容器小得多的电容将是优选的。
  • 如果必须使用 12 伏 20 毫安 LED 灯条,而不是并联 LED,则一组 3 个串联的硬币超级电容器将起作用:约 0.0157 法拉的合成电容将提供更接近 OP 目标的调光持续时间2 到 10 秒,而不是视频中观察到的令人难以忍受的 1 分钟变暗。
  • 之前发布的一些电容计算(包括我自己的 0.5 法拉评论)离题太远的原因是因为放电导致的电流减少,即所寻求的调光效果没有得到解释。
  • 对于可能出现的关于这些主板超级电容的“不可接受的高”ESR 的任何评论,很明显,理论需要得到实际实验的支持,正如本答案所做的那样。

我使用的超级电容器在 eBay 上售价不到 2 美元一对,包括国际运费:

超级电容

不完全是我和其他人之前提到的几十或几百美元。


感谢与@DavidKessener的讨论

  • 如果串联使用多个超级电容器并为串充电至高于单个电容器额定电压的电压,则需要偏置电阻器以延长电容器的使用寿命。没有这些,电容器将不均匀充电,最终会更快死亡。
  • 根据这个 Maxwell appnote,每个电容器的泄漏电流为 10 uA(这些特定电容器的实际泄漏电流要低得多,因此更安全),我们得到一个 55 kOhm 的偏置电阻值10 x 10 = 100 uA,因此添加 3 个新的56k 电阻器如下,用于使用 12 伏电源和 12 伏 LED 灯条

示意图

模拟这个电路

TL494通常在电源中用作降压或升压开关的控制机制,但也可以很容易地用于 LED 的 PWM 控制,因为它的每个输出晶体管都可以吸收 200mA

查看 TI 应用报告 SLVA001E,“使用 TL494 设计开关稳压器(修订版 E)”,了解如何将其置于单端模式并使用 DTC 控制 PWM 输出;DTC 引脚上的 RC 电路应足以在移除器件后逐渐降低占空比。

TL494 框图

编辑:

这是一个可以使用的未优化电路。请注意,灯具需要自己的电源才能工作。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

S1 可以是杠杆微动开关,也可以是用导电材料桥接的某种触点对。当 S1 闭合时,DTC 保持在 0V,允许最大 PWM 占空比和 LED 亮度。当 S1 断开时,C1 通过 R1/R2 分压器缓慢充电,缓慢增加 DTC 电压,从而将 PWM 占空比降低到 5%。